Hoàng Quyên là một cô gái dân tộc Tày sinh ra tại Xã Phú Cường, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. Từ nhỏ, Hoàng Quyên đã thể hiện niềm đam mê cũng như năng khiếu với âm nhạc. Năm 2006, Hoàng Quyên lần đầu tham dự cuộc thi "Giai điệu tuổi hồng" toàn quốc dành cho lứa tuổi học sinh và đạt giải Nhất với bài hát Biết ơn chị Võ Thị Sáu [5]. Đây là mốc đánh dấu con đường âm nhạc của Hoàng Quyên. Ngay khi giọng hát của Hoàng Quyên được các nhạc sĩ Quang Vinh (Giám đốc Nhà hát ca múa nhạc Việt Nam), Đức Trịnh (Hiệu trưởng trường Đại học văn hóa nghệ thuật quân đội hiện nay), An Thuyên (Hiệu trưởng trường Đại học văn hóa nghệ thuật quân đội tại thời điểm đó) phát hiện, cô được đặc cách chuyển thẳng về học tại trường ĐH Văn hóa Nghệ thuật Quân đội, Hà Nội. Tại đây, Hoàng Quyên học cùng lớp với ca sĩ Văn Mai Hương, á quân Vietnam Idol 2010 và ca sĩ Minh Chuyên, quán quân Sao Mai điểm hẹn 2011 dưới sự hướng dẫn của Nghệ sĩ ưu tú Hà Thủy [6]. Trong thời gian đi học, Hoàng Quyên còn đi hát ở các tụ điểm ca nhạc lớn trong thành phố để có thêm tiền trang trải cho cuộc sống và phục vụ học tập. Trước khi đến với Vietnam Idol, Hoàng Quyên đã có cơ hội được nhạc sĩ Lê Minh Sơn mời tham gia liveshow Con đường âm nhạc của mình và sáng tác riêng hai ca khúc để Quyên thể hiện trong album mới nhất của anh, đó là các bài hát Ổi ương đầu cành, Rét đầu mùa. Hoàng Quyên cũng đã thu âm nhiều ca khúc khác của nhạc sĩ Lê Minh Sơn như Người ở đừng về, Cặp ba lá, Gió mùa về...

Hoàng Quyên đã cùng ca sĩ Trọng Tấn hoàn thành album nhạc Romance cổ điển "Phác thảo mùa thu" của nhạc sĩ Đặng Hữu Phúc, là nhạc sĩ đầu tiên của Việt Nam giành giải Nhạc phim xuất sắc nhất tại một liên hoan film quốc tế [7]. Album Phác thảo mùa thu gồm nhiều ca khúc lãng mạn từng một thời "đóng đinh" tên tuổi của nữ ca sĩ kỳ cựu Ái Vân. Các bài hát trong album "Phác thảo mùa thu" của Hoàng Quyên là: Lá Thu, Du Thuyền Trên Hồ Tây, Tình Ca Ban Đêm, Tiếng Mùa Xuân, Hoài Niệm Mùa Thu, Cơn Giông, Phác Thảo Mùa Thu, Bên Vườn Khuya, Lời Thu Sang, Mưa, và Hát Giữa Chiều Mưa.

Hoàng Quyên cũng là ca sĩ chính tham gia thực hiện album "Phía không người" của nhạc sĩ Trần Viết Tân cùng dàn ca sĩ nổi tiếng Thanh Lam, Tùng Dương, Trần Thu Hà, và Ngọc Khuê[8]. Các bài hát trong album "Phía không người" của Hoàng Quyên là: Phía Không Người, Xương Rồng, Nỗi Nhớ.

Năm 2015, Hoàng Quyên tự làm liveshow Rét đầu mùa.[9]